鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FeFET）在陡峭亞閾值擺幅（SS）負(fù)電容邏輯器件和非易失性存儲(chǔ)器方面的應(yīng)用引起了研究人員的廣泛興趣。鐵電柵介質(zhì)引起的負(fù)電容效應(yīng),可以實(shí)現(xiàn)器件內(nèi)部柵壓放大,從而導(dǎo)致負(fù)電容場(chǎng)效應(yīng)晶體管（NCFET）具有比傳統(tǒng)MOSFET更陡峭的SS。而FeFET存儲(chǔ)器件具有非易失、低功耗、讀寫速度快等優(yōu)異的存儲(chǔ)性能,是最具前景的新型存儲(chǔ)器件之一。2011年德國(guó)研究人員在摻雜氧化鉿（HfO₂）薄膜中發(fā)現(xiàn)了鐵電性,由于其制備工藝與CMOS完全兼容,而且可以在薄膜厚度很�。�<10 nm）的情況下展現(xiàn)穩(wěn)定的鐵電性,因此成為實(shí)現(xiàn)NCFET和FeFET存儲(chǔ)器件的理想鐵電材料。本論文詳細(xì)研究了鋯（Zr）組分以及退火溫度對(duì)氧化鉿摻Zr（HfZrO₂）薄膜鐵電性和NCFET器件電學(xué)性能的影響。在深入研究原子層沉積（ALD）HfZrO₂鐵電薄膜工藝基礎(chǔ)上,發(fā)明了一種新的鐵電材料結(jié)構(gòu)--非晶氧化鋁（Al₂O₃）薄膜中嵌入氧化鋯（ZrO₂）納米晶（NEI,Nanocryst... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 摻雜HfO_2鐵電薄膜
        1.1.1 摻雜HfO_2鐵電產(chǎn)生機(jī)制
        1.1.2 摻雜HfO_2薄膜鐵電性能影響因素
        1.1.3 摻雜HfO_2薄膜局限性
    1.2 ZrO_2反鐵電薄膜
        1.2.1 ZrO_2反鐵電特性
        1.2.2 金屬/ZrO_2/半導(dǎo)體鐵電電容
    1.3 NCFET
    1.4 FeFET非易失性存儲(chǔ)器
        1.4.1 PCM
        1.4.2 MRAM
        1.4.3 RRAM
        1.4.4 FeFET存儲(chǔ)器
        1.4.5 HfO_2基FeFET的研究現(xiàn)狀和問(wèn)題
    1.5 FeFET突觸
        1.5.1 FeFET突觸原理
        1.5.2 摻雜HfO_2 FeFET突觸
    1.6 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容安排
第二章 研究HZrO_2薄膜和NCFET
    2.1 HfZrO_2薄膜鐵電特性研究
        2.1.1 ALD沉積Hf_(1-x)Zr_xO_2薄膜
        2.1.2 Zr組分和退火溫度對(duì)HfZrO_2薄膜鐵電特性的影響
    2.2 HfZrO_2/Si (SiGe)界面能帶帶階研究
        2.2.1 不同Zr組分的HfZrO_2薄膜E_g
        2.2.2 Zr組分對(duì)HfZrO_2/Si界面能帶帶階的影響
        2.2.3 Hf_(0.52)Zr_(0.48)O_2/SiGe界面能帶帶階
    2.3 HfZrO_2鐵電柵介質(zhì)NCFET
        2.3.1 HfZrO_2 NCFET器件制備
        2.3.2 HfZrO_2 NCFET電學(xué)性能表征
        2.3.3 Hf_(0.52)Zr_(0.48)O_2 NCFET直流穩(wěn)定性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 ZrO_2基NEI (Nanocrystal-Embedded-Insulator)鐵電/反鐵電薄膜
    3.1 ZrO_2基NEI鐵電/反鐵電薄膜制備
    3.2 TaN/NEI/Ge電容結(jié)構(gòu)鐵電特性
        3.2.1 ZrO_2基NEI電容P-V測(cè)試
        3.2.2 TaN/NEI/Ge PUND測(cè)試
    3.3 ZrO_2基NEI薄膜鐵電與反鐵電特性
        3.3.1 雙電容串聯(lián)法測(cè)試NEI薄膜P-V曲線
        3.3.2 單電容法測(cè)試TaN/NEI/Ge(SiGe)結(jié)構(gòu)P-V曲線
    3.4 本章小結(jié)
第四章 ZrO_2基 NEI 負(fù)電容場(chǎng)效應(yīng)晶體管
    4.1 NEINCFET器件制備
    4.2 NEI Ge-NCFET電學(xué)性能表征
        4.2.1 3.6 nm NEI Ge-NCFET
        4.2.2 2.1 nm Ge-NCFET
    4.3 RTA溫度對(duì)NEINCFET電學(xué)特性的影響
    4.4 NEINCFET的直流穩(wěn)定性
    4.5 NEI NCFET溫度特性研究
    4.6 本章小結(jié)
第五章 NEIFeFET非易失性存儲(chǔ)器和突觸
    5.1 ZrO_2 NEI FeFET器件制備
    5.2 NEIFeFET非易失性存儲(chǔ)器
        5.2.1 直流特性表征
        5.2.2 脈沖特性表征
    5.3 NEIFeFET突觸器件
        5.3.1 NEIFeFET突觸變脈沖幅度測(cè)試
        5.3.2 NEIFeFET突觸固定脈沖幅度測(cè)試
        5.3.3 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算在線學(xué)習(xí)準(zhǔn)確率
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3472453